前两天问天实验舱的成功发射有燃到小编的航天梦!追本溯源,物体升空需要动力那在水里能不能实现呢?让我们来动手试一试。实验器材所标杯、玻璃杯、吸管、液体胶。实验过程如果我们将一截吸管放入水中,我们知道由于吸管材料的密度稍小于水,吸管会飘在水面上。不过我们可以给吸管注入一些配重,比如液体胶。将填满胶水的吸管投入杯中,(要避免胶水内有气泡,如果存在气泡的话可以在水中挤出)果然吸管会沉到杯底。
由于吸管与液体胶的密度与水相差不大,吸管在水中处于一个类似于“微重力”的状态,轻轻搅动杯中的水,吸管便会随之起舞。此时我们可以耐心地等待,看看吸管会有什么动作,或者也可以接着搅动吸管玩,加速这个等待的过程,过了一段时间,我们发现吸管的一端逐渐抬起,并在接下来的几分钟趋于垂直。这有几分像火箭发射前竖起准备的样子,那么我们接着耐心地等待“火箭”的发射:Ohhhhh,它升起来了!
此时火箭会垂直地“扎”在水的表面,如果我们轻轻地拨动水体,火箭也会在轻微地摆动后缓慢扶正:不过随着“燃料”的耗尽,吸管也会脱离稳定,此时轻轻地拨动水面,吸管便会浮在水面上了。原理解说我们用的液体胶是低浓度的聚乙烯醇(PVA)胶体水溶液。PVA的相对密度为1.19,略重于水,所以吸管最开始会沉到烧杯底部。
PVA的羟基使得它溶于水,但高分子链使得它在水中的扩散较为缓慢,并且胶水与吸管壁的粘滞力进一步地减缓了这个过程。如果仔细观察吸管附近的液体,会发现丝状的条纹,就是浓度较高的PVA向外散的表现。由于吸管对胶水的约束,如果最开始吸管一端的PVA扩散较另一端更快,压强的作用会使扩散慢的那端受到额外的阻力。在胶水浓度低的这端,吸管及胶水的重力逐渐小于浮力,形成向上的力矩,将吸管竖过来,就如同火箭立起。
而当整个吸管内的总重小于整体的排水量时,“火箭”便会“发射升空”了。